BE1000262A7 - Procede pour ameliorer les proprietes d'un substrat pourvu d'un revetement a base de zinc. - Google Patents

Abstract

Procédé pour améliorer les propriétés d'un substrat pourvu d'un revetement à base de zinc, consistant à déposer sur le substrat d'une part, par une méthode physique, une couche mince d'un matériau métallique, et d'autre part ledit revetement à base de zinc. La méthode physique peut notamment etre l'évaporation sous vide ou la pulvérisation cathodique. Selon le matériau déposé, on améliore la résistance à la corrosion, l'aptitude à la peinture ou à la phosphatation d'un substrat galvanisé, ou encore l'aspect extérieur d'un substrat galvanisé et éventuellement peint.

Description

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  Procede pour amétiorer les propriétés d'un substrat pourvu d'un revêtement   Åa   base de zinc. La presente invention concerne un procédé pour amétiorer Les   propriétés,   en particulier ta résistance à la corrosion, d'un substrat pourvu d'un   revetement   à base de zinc. 



  Les   revetements     Åa   base de zinc qui sont vises dans Le cadre de la presente invention sont particulièrement les revêtments déposés sur des produits ferreux, queLLe que soit la methode appliquée pour deposer ces revêtements.   lt   ne sortirait cependant pas du cadre de L'invention d'appliquer le présent procédé à d'autres types de produits pourvus d'un revêtement à base de zinc. 

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 On sait depuis très longtemps qu'un revêtement à base de zinc permet de protéger efficacement un produit ferreux contre la corrosion par divers milieux ambiants, notamment par l'atmosphère. Cette protection resulte de deux mécanismes bien connus.

   En premier lieu, sous l'effet de l'oxygène de l'atmosphère, le revêtement de zinc se recouvre d'une pellicule   impermdable   d'oxyde de zinc (ZnO) qui forme une barrière entre l'atmosphere et le zinc et empêche l'oxydation ultérieure de 
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 celui-ci. Par ailleurs, le zinc continue à jouer un rôle protecteur ; meme lorsque lie revêtement est endommage et que l'air atmosphérique peut parvenir à la surface du produit ferreux. En raison de sa position favorable, par rapport   a   celle du fer, dans la serie des tensions électrochimiques, le zinc provoque en effet la passivation du fer et empêche dès lors la corrosion du produit ferreux. 



  La   presence d'un revetement ä base   de zinc préserve donc l'intégrité du produit ferreux sous-jacent et prévient la formation de rouille rouge qui, pour des raisons d'esthétique, est généralemtn inaccepta-   ble.   



  On connait et on applique actuellement divers procédés de dépot de re-   vetements ä base de   zinc. Bien qu'ils poursuivent tous le même objectif de protection, certains procédés sont plus largement appliqués que d'autres, en raison notamment de leur adaptation particulière      des types de produits plus frequents. A cet   egard,   on peut mentionner en premier lieu les   procédés   continus de galvanisation par immersion dans un bain de zinc fondu ou par electrolyse dans diverses solutions, particulièrement appropriés au revêtement de produits filiformes tels que les fils ou plats tels que les bandes d'acier.

   Pour des produits de forme quelconque, la méthode de revêtement la plus largement uti- 
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 lisée est la galvanisation au trempe, ;'est-à-dire par immersion dans un bain de zinc fondu. On utilise également dans une moindre mesure, les méthodes de dépôt électrolytique ou de dépôt par evaporation sous vide. 
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  Les revêtements ä base de zinc deposes par les procédés qui viennent d'entre évoqués se comportenten généra1 de fagon satisfaisante dans les 

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 conditions courantes d'exposition aux milieux ambiants. 11 arrive cependant de plus en plus fréquement que les performances atteintes par ces revêtements ne soient plus suffisantes, en raison de   l'accrois-   sement de l'agressivité de certaines atmosphères. En particulier, des atmosphères très humides provoquent la formation de rouille blanche qui   détériore   non seulement l'aspect du produit, mais également l'intégrité 
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 du revêtement. De même, des atmospheres industrielles corrosives conduisent Åa des vitesses de corrosion tres élevées et réduisent des lors la durde de vie des produits.

   Par ailleurs, les revêtements usuels ä base de zinc n'offrent pas toujours une adhérence suffisante aux pein- tures appliquées   ulterieurement-, car   cette edhérence est lide b la qualité et ä la composition de la surface du revêtement de zinc. 



  L'objectif de la présente invention est de proposer un procédé permettant d'améliorer, de façon dconomique, le comportement des revêtements   a   base de zinc en ce qui concerne aussi bien leur resistance aux milieux particulièrement agressifs que leur aspect final. 



  La présente invention est basée sur l'observation des résultats surprenants obtenus par la mise en oeuvre de méthodes dites physiques de revôtement en combinaison avec le dépôt des revêtements à base de zinc. 



  Au sens de la présente demande de brevet, il faut comprendre par l'expression "une méthode dite physique" une méthod qui, comme   l'évapo-   ration sous vide ou la pulvérisation cathodique, ne fait appel   qu'à des   phénomènes physiques, ä 1'exclusion de toute réaction chimique. 



  On peut rappeler brievement le principe de deux des méthodes physiques utilisables aux fins de la présente invention. 



  L'evaporation sous vide consiste   ä   chauffer sous vide le matériau ä dé- 
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 poser, jusqu' une temperature ä laquelle sa tension de vapeur devient suffisamment importante pour que le matériau se vaporise. La vapeur ainsi'obtenue se depose alors sur un substrat, avec une vitesse de   dépôt   relativement   élevée.   

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 La pulvérisation cathodique consiste à bombarder une source de metal b déposer au moyen d'atomes de gaz inerte, projetés ä grande vitesse et sous une pression gazeuse réduite, de façon ä arracher à cette source des atomes de métal qui se déposent ensuite sur le substrat ä revêtir. 



  Ces méthodes sont en elles-memes bien connues et d'ailleurs déjà appliquées pour la métallisation de supports tels que des bandes de papier, de verre oú de matière plastique. Elles n'ont cependant jamais été utilisées pour déposer une mince couche d'un matériau métallique, par exemple un métal ou un oxyde, sur un produit métallique, avant ou   8près 1e dépt   d'un revêtement à base de zinc, auquel elles procurent 
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 de façon inattendue, un net surcroit de résistance b la corrosion dans des conditions sévères. 



  Dans ces conditions, le procédé qui fait l'objet de la présente invention, pour améliorer les propriétés d'un substrat pourvu d'un revêtement à base de zinc, est essentiellement caractérisé en ce que l'on dépose d'une part par une méthode physique, une couche mince d'un matériau métallique, et d'autre part ledit   revetement     a   base de zinc. 
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  La presente invention porte sur la combinaison d'un dép6t par une mé- thode physique et d'un revêtement classique b base de zinc. L'ordre d'execution de ces deux opérations n'est pas impose par l'invention, mais il dépend du type de substrat utilise et de l'application envisagée. 



  Selon une première mise en oeuvre intéressante du procédé de   1'invet-   tion, on depose une couche mince, d'une épaisseur maximum de 10   um,   d'au moins un métal choisi parmi le chrome, le titane, le molybdène et l'aluminium, sur un substrat en acier galvanise. 



  Le substrat en acier peut avoir été galvanisé par immersion dans un bain de zinc ou par voie électrolytique. 



  Les essais ont montré qu'une couche d'un des metaux   précités,   d'une   é-   paisseur ne dépassant pas 1  m, provoquait une augmentation considé- 

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 rable de la resistance ä la formation de rouille blanche en atmosphère humide, ainsi que de   lairesistance a   la corrosion en atmosphère indus- 
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 trielle. En outre, le substrat ainsi traité continue à bénéficier de la protection électrochimique par passivation assurée par le zinc sousjacent. 



  Dans le cas d'un dépôt d'aluminium en particulier, la résistance b la 
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 corrosion au brouillard salin ou en atmosphere de S02 est nettement I meilleure que celle que l'on obtient avec les revêtements Zn-Al clas-   siques.   



  Un tel dépôt permet par ailleurs de conférer au substrat un aspect métallique attrayant, correspondant par exemple   ä   celui des produits en acier chromé ou en acier inoxydable. Cette solution s'avère en outre particulièrement avantageuse, d'une part en raison de son coût nettement moins élevé que celui de la production d'articles en acier inoxydable, et d'autre part en raison de la passivation par le zinc, que   1'on   ne rencontre pas avec les produits simplement chromds. 



  Selon une autre mise en oeuvre de l'invention, on dépose une couche 
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 mince, d'une épaisseur maximum de 10 jim, d'au moins un oxyde d'un métal choisi parmi le chrome, le titane et le manganèse sur un substrat en acier galvanisé destiné b la peinture. 



  11 en résulte non seulement une nette amélioration de la résistance b la corrosion du produit peint, mais également une forte diminution de la tendance à la formation de cloques, ainsi que de la   penetration   de la corrosion le long des rives coupées. 



  Dans ce cas également, on peut conférer au produit peint un aspect métallique approprié tout en lui conservant les propriétés de résistance inhérentes au produit galvanisé. 



  Selon encore une autre mise en oeuvre de l'invention, on depose une couche mince, d'une épaisseur maximum de   10). im,   d'au moins un métal choisi parmi le fer, le nickel et le manganese, sur un substrat en 

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 acier galvanisé destiné   ä   la phosphatation. 



  11 a été constaté qu'un tel traitement, appliqué notamment aux   tholes   galvanisées à fleurage minimisé destinées à la carrosserie automobile, permettait d'améliorer l'aptitude à la phosphatation, ainsi que   l'adhé-   rence de la peinture appliquée ultérieurement. 
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  Dans le cas particulier oü cette peinture est appliquée par la méthode ,. de cataphorèse, 1e traitement précité per'd'éviter 1e phénomène de formation de cratères, qui provoque des défeuts de surface dans la peinture par suite d'un dégagement d'hydrogène. 



  Toujours selon l'invention, le dépôt de ladite couche mince peut dga- 
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 lement être opéré avant le depot du revêtement b base de zinc. 



  Une application intéressante du procédé de l'invention se présente dans le cas des aciers galvanisés du type dit"galvannealed", c'est-ä-dire revêtus de zinc puis chauffés de façon à former une couche intermdtal- lique Fe-Zn. La formation de cette couche est favorisée par une teneur aussi faible que possible, de préférence inférieure ä   0, 1 %   en poids, d'aluminium dans le bain de zinc. 



  Selon la mise en oeuvre de l'invention destinée b ce type d'aciers, on dépose une couche mince d'une épaisseur maximum   de 10 um, d'au   moins un 
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 métal choisi parmi le fer, le nickel et le cuivre, avant de déposer le revêtement ä base de zinc. 



  11 a été constaté que la présence de cette mince couche facilitait la formation des composés intermétalliques Fe-Zn et autorisait des teneurs en aluminium atteignant jusqu'à   0,   5 % dans le bain de zinc. 



  Cette mise en oeuvre s'est avérée interessante, car elle permet, en utilisant un même bain, de produire des pièces   galvanisees   de façon classique ou "galvannealed", simplement en appliquant ou non le chauffage   de IIgalvannealingl1.   

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  A titre d'Illustration de l'intret du procédé de l'invention, on signalera que des échantillons galvanismes à chaud et pourvus d'une couche de chrome de 0, 4 m d'épaisseur, ne présentent aucune corrosion après une exposition de trois-a < n-danc unc atmosphbre industrielle t.) n échantillon-témoin en acier galvanisé ä chaud de façon identique, mais non revêtu de chrome subit, dans les mêmes conditions d'exposition, une corrosion entrafnant une diminution d'épaisseur de 2 p m par an. 



  F Dans un autre exemple de mise en oeuvre, des échantillons d'acier galvanisées 3 chaud on étd reüêtus, par pulvérisation cathodique, d'une couche d'oxyde de chrome de 0, 6 tjtm d'dpaisseur, puis ils ont été peints au défilé (coil coated). On a constaté que la Penetration de la-corrosion le long des rives coupdes, aprbs 1000 h d'exposition au brouillard salin, n'atteignait même pas 0, 5 mm, alors qu'elle est de 2 mm dans le cas d'un acier galvanisé non traité.

Claims (8)

REVENDICATIONS. EMI8.1

1. Procédé pour améliorer les propriétés d'un substrat pourvu d'un revertement ä base de zinc, caractérisé en ce que l'on depose sur le substrat d'une part, per une méthode physique, une couche mince d'un matériau métallique, et d'autre part ledit revêtement à base de zinc.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la méthode physique est l'évaporation sous vide.

\ 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la méthode physique est la pulvérisation cathodique.

4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 b 3, pour anteliorer la résistance à la corrosion d'un substrat galvanisé, caracternis6 en ce que l'on depose une couche d'une épaisseur maximum delDum d'au moins un metal choisi parmi le chrome, le titane, le molybdène et l'aluminium, sur le revêtement b base de zinc.

5. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 b 3, pour amieliorer 1'adhérence des peintures appliquées en continu, sur un substrat galvanise, caractérisé en ce que 1'on dépose une couche d'une épaisseur maximum de 10 um, d'au moins un oxyde d'un mental choisi parmi 1e chrome, le titane et le manganèse, sur le revêtement à base de zinc.

6. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, pour améliorer l'aptitude ä la phosphatation d'un substrat galvanisé, caractérisé en ce que 1'on dépose une couche d'une épaisseur maximum deld jim, d'au moins un métal choisi parmi le fer, le nickel et le manganèse, sur le revêtement à base de zinc.

7. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications l ä 3, pour améliorer la formation d'une couche intermétallique, caractdrisé en ce que l'on dépose une couche d'une épaisseur maximum de 10 pm d'au moins un métal choisi parmi le fer, le nickel et le cuivre sur le substrat avant le dépôt du revêtement b base de zinc. <Desc/Clms Page number 9> EMI9.1

8. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 b 3, pour conférer un aspect métallique attrayant b un substrat galvanisé ou galKa"pf,r'F)rrtns6'enceque.t'on dpose sur ledit substrat une couche d'une épaisseur maximum de 10 pm, d'au moins un métal choisi parmi le chrome, l'aluminium, le cuivre ou l'acier inoxydable.